Киловольт ампер реактивный. Отличие кВт от кВА. Значение cos φ

20.08.2019

Warning : strtotime(): It is not safe to rely on the system"s timezone settings. You are *required* to use the date.timezone setting or the date_default_timezone_set() function. In case you used any of those methods and you are still getting this warning, you most likely misspelled the timezone identifier. We selected the timezone "UTC" for now, but please set date.timezone to select your timezone. in on line 56

Warning : date(): It is not safe to rely on the system"s timezone settings. You are *required* to use the date.timezone setting or the date_default_timezone_set() function. In case you used any of those methods and you are still getting this warning, you most likely misspelled the timezone identifier. We selected the timezone "UTC" for now, but please set date.timezone to select your timezone. in /var/www/vhosts/сайт/htdocs/libraries/joomla/utilities/date.php on line 198

кВт и кВА: в чем разница?

При выборе электрогенератора очень важно обращать внимание на то, в каких единицах указана его мощность. На одних приборах её указывают в кВт, а на других в кВА. Рассмотрим подробнее, в чем же отличия между кВт и кВА.

В кВт измеряется активная мощность, она рассчитывается по формуле:

P = U*I * cos φ;

где cos φ - коэффициент мощности нагрузки, или отношение активной мощности к полной мощности.

Для активной нагрузки, т. е. имеющей чисто активное сопротивление (лампочки, утюги, ТЭНы, электрочайники и т. д.), значение коэффициента мощности близко к единице, и упростив формулу, можно сказать, что для её расчёта будет справедливо выражение:

В цепях с активной нагрузкой нет разности фаз между током и напряжением, максимум тока совпадает с максимумом напряжения.

Другое дело, когда в цепи появляется нагрузка, имеющая реактивное сопротивление, или реактивная нагрузка. Она вносит разность фаз между током и напряжением, максимум тока уже не совпадает с максимумом напряжения, и та мощность, которая совершает полезную работу, уже будет меньше произведения тока на напряжение.

Что касается кВА, то это единица измерения полной мощности:

P = U*I; "ВА" (или кВА); значит, В*А (Вольт*Ампер).

На генераторах, бытовых «бесперебойниках», стабилизаторах напряжения или UPSах для компьютеров и других приборах нередко пишут, именно полную мощность. Возможно, имеет быть место маркетинговый ход с целью завышения реальной мощности данного электроприбора.

Допустим, имея генератор на 10 кВА, вы можете подключить к нему активной нагрузки на все 10 кВт, но при подключении реактивной нагрузки обязательно следует учесть коэффициент мощности.

Например, при необходимости подключить к этому генератору электродвигатель с cos φ = 0,8 (среднее значение), надо помнить, что его мощность должна быть не более 10*0,8 = 8 кВт, в противном случае генератор будет перегружен. Однако, имеется есть выход и в этой ситуации: можно использовать компенсаторы реактивной мощности, они повысят значение cos φ.

Warning : strftime(): It is not safe to rely on the system"s timezone settings. You are *required* to use the date.timezone setting or the date_default_timezone_set() function. In case you used any of those methods and you are still getting this warning, you most likely misspelled the timezone identifier. We selected the timezone "UTC" for now, but please set date.timezone to select your timezone. in /var/www/vhosts/сайт/htdocs/libraries/joomla/utilities/date.php on line 250

Как известно, мощность зависит от работы и времени, необходимого для выполнения работы. Каждый электроприбор, устройство или предмет бытовой техники работает с определенной мощностью, которая является физической величиной, равной отношению работы, совершенной за определенное время определенной силой, к данному временному промежутку. Чем больше показатель мощности, тем большую работу может выполнить электроприбор за определенное время.

Электрическая мощность в быту

Чайник, фен, пылесос, компьютер и обычная лампа накаливания - электроприборы различного уровня и различной мощности окружают человека повсеместно, делая его жизнь более комфортной и уютной.

Чтобы узнать мощность электроприборов, которыми пользуется человек в повседневной жизни, достаточно посмотреть на информацию, размещенную на корпусе данного прибора. Электрическая мощность - показатель того, сколько энергии прибор потребляет из сети при своей работе.

Мощность электроприбора не только влияет на показания счетчика и расходы на оплату электроэнергии, но и на качественную работу проводки. Не стоит забывать о том, что чрезмерный ток может привести в лучшем случае к автоматическому выключению электропитания, а в худшем к замыканию, повреждению контактов и пожару.

Следовательно, знать зависимость мощности прибора от электрического тока в сети никогда не будет лишним. Для этого необходимо понимать различие полной, реактивной и активной мощности электроприборов.

Мощности бывают разными

Как правило, производители в технических характеристиках электроприборов, оборудования указывают полную мощность, измеряемую в киловольт-амперах (кВА). При этом потребитель, привыкший к знакомым глазу киловаттам (кВт) начинает теряться и не понимает, какой мощностью обладает прибор, электроинструмент и т.д. И кВА и кВт являются единицами измерения мощности электроприбора, оборудования, техники.

При этом киловатты показывают реально используемую мощность прибора при активной работе, а киловольт-амперы показывают уровень мощности прибора в целом. Полной является мощность, потребляемая прибором. При этом она не в полном объеме принимает участие в эксплуатации оборудования. Одна часть уходит на нагрев, действие (активная мощность), а другая передается электромагнитным полям по цепи (реактивная мощность).

Каждый электроприбор имеет определенный коэффициент мощности - величину, которая характеризует прибор по наличию реактивной мощности при определенной доле нагрузки. Данный показатель дает понять, как сильно смещается уровень мощности прибора при нагрузке относительно напряжения. Существует несколько основных показателей коэффициента мощности:

0.80 - плохой показатель;
0.90 - удовлетворительный;
0.95 - хороший показатель;
1.00 - идеальный.

Например, в технических характеристиках перфоратора указана мощность в 5 кВт. Так как при работе он имеет реактивное сопротивление, то обладает плохим коэффициентом мощности (0,85).Соответственно полная мощность, необходимая для эксплуатации перфоратора, составляет 5,89 кВА.

А вот коэффициент мощности обычного электрического чайника составляет единицу. Таким образом, уровень потребляемой мощности и мощности, используемой при работе чайника, совпадают.

Полная и активная мощность - это разные физические величины, дающие полное представление о технических характеристиках электроприбора и условиях, необходимых для его качественной работы.

Говоря о мощности электроприборов, обычно подразумевается активная энергия. Но многие устройства потребляют также реактивную энергию. В этой статье рассказывается о том, что такое кВа, и в чём отличие кВа от кВт.

Активная и реактивная энергия

В сети переменного тока величина тока и напряжения меняется по синусоиде с частотой сети. Это можно увидеть на экране осциллографа. Все виды потребителей можно разделить на три категории:

Резисторы, или активные сопротивления, – потребляют только активный ток. Это лампы накаливания, электроплиты и подобные устройства. Основным отличием является совпадение по фазе тока и напряжения;
Дросселя, катушки индуктивности, трансформаторы и асинхронные электродвигатели – используют реактивную энергию и превращают её в магнитные поля и противоЭДС. В этих приборах ток отстаёт по фазе от напряжения на 90 градусов;
Конденсаторы – превращают напряжение в электрические поля. В сетях переменного тока используются в компенсаторах реактивной мощности или в качестве токоограничивающих сопротивлений. В таких аппаратах ток опережает напряжение на 90 градусов.

Важно! Конденсаторы и индуктивности сдвигают ток относительно напряжения в противоположные направления и при включении в одну сеть компенсируют друг друга.

Активной называют энергию, выделяющуюся на активном сопротивлении, таком, как лампа накаливания, электронагреватель и другие похожие электроприборы. В них фазы тока и напряжения совпадают, а вся энергия используется электроприбором. При этом исчезают различия между киловаттами и киловольт-амперами.

Кроме активной, есть реактивная энергия. Её используют устройства, в конструкции которых есть конденсаторы или катушки с индуктивным сопротивлением электродвигатели, трансформаторы или дросселя. Им также обладают кабеля большой длины, но разница с прибором, обладающим чисто активным сопротивлением, невелика и учитывается только при проектировании линий электропередач большой длины или в высокочастотных устройствах.

Полная мощность

В реальных условиях чисто активные, ёмкостные или индуктивные нагрузки встречаются очень редко. Обычно все электроприборы используют активную мощность (P) вместе с реактивной (Q). Это полная мощность, обозначающаяся «S».

Для вычисления этих параметров используются следующие формулы, которые необходимо знать, чтобы при необходимости осуществить перевод кВа в кВт и обратно:

Активная – это полезная энергия, превращаемая в работу, выражается в Вт или кВт.

КВа перевести в кВт можно по формуле:

где «φ» – угол между током и напряжением.

В этих единицах измеряется полезная нагрузка электродвигателей и других устройств;

Ёмкостная или индуктивная:

Отображает потери энергии на электрические и магнитные поля. Единица измерения – кВар (киловольт-ампер реактивный);

Полная:

U – напряжение сети,
I – ток через устройство.

Представляет из себя общее потребление электроэнергии устройством и выражается в VA или kVA (киловольт-ампер). В этих единицах выражаются параметры трансформаторов, например, 1 кВа или 1000 кВа.

К сведению. Такие аппараты 6000/0,4 кВ и мощностью 1000 кВа являются одними из самых распространённых для питания электрооборудования предприятий и жилых микрорайонов.

КВар, кВа и кВт связаны между собой формулой, похожей на знаменитую теорему Пифагора (Пифагоровы штаны):

Важно! Следует учесть, что к трансформатору мощностью 10 кВа нельзя подключить электродвигатель 10 кВт, поскольку электроэнергия, потребляемая этим аппаратом с учётом cosφ, составит около 14 киловольт-ампер.

Приведение cosφ к 1

Реактивная энергия, используемая потребителями, создаёт лишнюю нагрузку на кабель и пусковую аппаратуру. Кроме того, за неё приходится платить, как и за активную, а в переносных генераторах отсутствие компенсации увеличивает расход топлива. Но её можно скомпенсировать путём использования специальных устройств.

Потребители, нуждающиеся в компенсации cosφ

Одним из основных потребителей реактивной энергии являются асинхронные электродвигатели, потребляющие до 40% всей электроэнергии. Cosφ этих устройств около 0,7-0,8 при номинальной нагрузке и падает до 0,2-0,4 в режиме холостого хода. Это связано с наличием в конструкции обмоток, создающих магнитное поле.

Ещё один тип устройств – трансформаторы, cosφ которых падает, а потребление реактивной энергии растёт в ненагруженных аппаратах.

Компенсирующие устройства

Для компенсации используются разные типы устройств:

Синхронные двигатели. При подаче в обмотку возбуждения напряжение выше номинального, они компенсируют индуктивную энергию. Это позволяет улучшить параметры сети без дополнительных расходов. При замене части асинхронных двигателей синхронными возможности компенсации возрастут, но это потребует дополнительных расходов на монтаж и эксплуатацию. Мощность таких электродвигателей достигает нескольких тысяч киловольт-ампер;
Синхронные компенсаторы. Это синхронные электродвигатели отличаются упрощённой конструкцией и мощностью до 100 киловольт-ампер, не предназначены для приведения в движение каких-либо механизмов и работают в режиме Х.Х. Их предназначение – компенсация реактивной энергии. Во время работы эти устройства используют 2-4% активной энергии от количества компенсируемой. Сам процесс автоматизируется с целью достижения значения cosφ максимально близкого к 1;
Конденсаторные батареи. Кроме электродвигателей, в качестве компенсаторов применяются конденсаторные батареи. Это группы конденсаторов, соединённые в «треугольник». Ёмкость этих устройств может изменяться присоединением и отсоединением отдельных элементов. Достоинством таких приборов является простота и малое потребление активной мощности – 0,3-0,4% от компенсируемой. Недостаток – в невозможности плавной регулировки.

В данной статье мы рассмотрим что же такое кВА, кВт, кВАр? Что каждая величина обозначает и в чем физический смысл данных величин.
Что такое кВА? кВА - самое загадочное слово для потребителя электроэнергии, равно как и самое важное. Если быть точным, то следует отбросить приставку кило- (10 3) и получим исходную величину (единицу измерения) ВА, (VA), Вольт-Амперы. Данная величина характеризует Полную электрическую мощность , имеющую принятое буквенное обозначение по системе - S. Полная электрическая мощность - это геометрическая сумма активной и реактивной мощности , находимая из соотношения: S 2 =P 2 +Q 2 , либо из следующих соотношений: S=P/ или S=Q/sin(φ) . Физический смысл Полной мощности заключается в описании всего расхода электрической энергии на выполнение какого-либо действия электрическим аппаратом.

Соотношение мощностей можно представить в виде Треугольника мощностей. На треугольнике буквами S(ВА), P(Вт), Q(ВАр) обозначены Полная, Активная, Реактивная мощности соответственно. φ - угол сдвига фаз между напряжением U(В) и током I(А), именно он по-сути и отвечает за увеличение Полной мощности у электроустановки. Максимум производительности электроустановки будет при стремящимся к 1.

Что такое кВт? кВт - не менее загадочное слова чем, кВА. Опять же отбросим приставку кило- (10 3) и получим исходную величину (единицу измерения) Вт, (W), Ватт. Данная величина характеризует Активную потребляемую электрическую мощность, имеющую принятое буквенное обозначение по системе - P. Активная потребляемая электрическая мощность - это геометрическая разность полной и реактивной мощности , находимая из соотношения: P 2 =S 2 -Q 2 P=S* .
Активную мощность можно описать как часть Полной мощности, затрачиваемую на совершение полезного действия электрическим аппаратом. Т.е. на выполнение "полезной" работы.
Остается менее всего используемое обозначение - кВАр. Опять же отбросим приставку кило- (10 3) и получим исходную величину (единицу измерения) ВАр, (VAR), Вольт-ампер реактивный. Данная величина характеризует Реактивную электрическую мощность, имеющую принятое буквенное обозначение по системе - Q. Реактивная электрическая мощность - это геометрическая разность полной и активной мощности , находимая из соотношения: Q 2 =S 2 -P 2 , либо из следующего соотношения: Q =S* sin(φ) .
Реактивная мощность может иметь или характер.
Характерный пример Реактирования электроустановки: воздушная линия относительно «земли» характеризуется емкостной составляющей, её можно рассматривать как плоский конденсатор с воздушным промежутком между «пластинами»; в то время как ротор двигателя имеет ярко выраженный индуктивный характер, представляясь нам намотанной катушкой индуктивности.
Реактивную мощность можно описать как часть Полной мощности, затрачиваемую на переходные процессы имеющие в себе . В отличие от Активной мощности, Реактивная мощность не выполняет "полезной" работы, при работе электрического аппарата.
Подведем итоги: Любая электроустановка характеризуется двумя основными показателями из представленных: Мощностью (Полной (кВА), Активной (кВт)) и косинусом угла сдвига напряжения относительно тока - . Соотношения значений приведены в статье выше. Физический смысл Активной мощности - выполнение "полезной" работы; Реактивной - расходование части энергии на переходные процессы, чаще это потери на перемагничение.

Примеры получения одной величины из другой:
Дана электроустановка с показателями: активная мощность (P) - 15кВт, Cos(φ)=0,91. Таким образом полная мощность (S) будет составлять - P/Cos(φ)=15/0,91=16,48кВА. Рабочий ток электроустановки всегда основывается на полной мощности (S) и составляет для однофазной сети - I=S/U=15/0,22=68,18А, для трехфазной сети - I=S/(U*(3)^0,5))=15/(0,38*1,73205)=22,81А.
Дана электроустановка с показателями: полная мощность (S) - 10кВА, Cos(φ)=0,91. Таким образом активная составляющая мощности (P) будет составлять - S*Cos(φ)=10*0,91=9,1кВт.
Дана электроустановка - ТП 2х630кВА с показателями: полная мощность (S) - 2х630кВА, требуется выделить активную мощность. Для многоквартирного жилья с электрическими плитами применим Cos(φ)=0,92. Таким образом активная составляющая мощности (P) будет составлять - S*Cos(φ)=2*630*0,92=1159,2кВт.